《活塞环的材料》word版

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1、第二章活塞环的材料活塞环材料品种繁多、性能各异。选择活塞环的材料要考虑其使用条件、性能要求和环别等因素。一般说内燃机活塞环材料应满足下列要求；1在高温下具有足够高的机械强度；2耐磨且摩擦系数小；3不易产生粘着，容易磨合；4加工方便，价格便宜。这样，就要求活塞环材料应具有一定的强度、硬度、弹性、耐磨性（包括贮油性）、耐蚀性、热稳定性和工艺性等。目前，活塞环材料主要是铸铁，随着发动机的强化，出现了从灰铸铁过渡到可锻铸铁和球墨铸铁以及钢材的趋向。常用的材料和性能见表2-1。表2-1活塞环常用材料及性能材料硬度弹性模量㎏/mm2许用应

2、力（㎏）推荐使用范围工作应力安装应力灰铸铁合金铸铁亚共晶铸铁球墨铸铁碳钢马氏体不锈钢奥氏体不锈钢HRB95~106HRB98~108HRB98~108HRB100~110HR30N68~72HRC38~44HR30N59~67950009500011000155002000020000200002525284050许用剪应力200㎏/mm25050505580100100压缩环油环压缩环油环压缩环油环ISTISTOIL刮片环IST钢带衬环活塞环的材料主要是灰铸铁、合金铸铁和球墨铸铁，其材料的成份和性能：1灰铸铁：其化学成份按活

3、塞环尺寸大小、铸造方法而变化。含C:3.5-3.75%Si：2.2-2.75%Mn：0.6-0.8%P：0.3-0.8%S：小于0.10%。含少量铬、钼或钒等合金元素，其性能、抗弯强度30㎏/㎝2以上，硬度HRB94-107，弹性系数8000-11000㎏/mm2弹力衰减率（300℃×2小时）在10%以下。2合金铸铁：为了改进铸铁的基体组织，在铁水中另加铬、钛、钨、钒、铜、镍等元素即为合金铸铁。其硬度比灰铸铁高、耐热性好、弹力衰退小等优点。3球墨铸铁：是将超共晶组织铁水，经镁、铈或钙处理而制成，主要优点是抗弯强度高达80-12

4、0㎏/mm2，比普通铸铁高一倍以上。弹性系数高达15000-17000㎏/mm2，受冲击不易破环。活塞环材料之所以以铸铁为主，主要是因铸铁中含有石墨是优良的固体润滑剂，当活塞环处于临界摩擦或干摩擦的状态下，铸铁材料就显示出其优越的自身润滑性能。如摩擦或润滑问题，能充分解决的话，钢材也可以用来制造活塞环，近年来还发展半可锻铸铁材料。2.1活塞环的一般技术要求1化学成分与金相活塞环广泛使用各种牌号的铸铁。材质是活塞环机械性能与使用寿命的基础，因此在规定范围内合理调整材料成分比例、严格控制造型与浇铸工艺来确保活塞环具有符合设计要求的

5、最佳金相组织。2热处理采用适当的热处理方法，以调整活塞环的金相组织及消除加工应力。3刚度11活塞环是一个刚度差的弹性零件，加工时必须合理安排工艺流程、注意装夹方法，以保证加工时工件具有足够的刚度，达到尺寸、形状与粗糙度要求。4保护端面活塞环两个端面是重要的工艺基准面，也是零件工作面，有较高的平度与粗糙要求。在加工流程中应注意清洁、保护端面、防止碰伤。5型线设计为保证活塞环具有合理的缸壁压力分布，采用恰当形状曲线凸轮，仿形制造模具及加工外圆面是十分重要的。6消除应力为保证形状精度要求，加工中应采取合理的刀具角度与切削量，以减少加

6、工残留应力，并采用热处理方法消除应力。7性能与寿命各种表面处理与处理前后的加工成为提高活塞环性能与寿命的重要工艺手段。8加工设备与检测手段由于活塞环形状结构的复杂性与多样化，尺寸精度又有较高的要求，同时生产批量一般较大，最好采用工序集中的高效率、高精度的自动与半自动专用设备以及检测手段。2.2活塞环对材料性能的要求2.2.1强度抗弯强度是活塞环受力折断时的计算应力，它是衡量强度高低的一个参数。活塞环在安装和工作中，均受着弯曲应力，如抗弯强度达不到一定的值，则易于折断。为适应发动机强化的发展，为了减少活塞环与缸壁摩擦所损耗的功率

7、，在设计时，往往要求活塞环高度尽可能薄，但同时又要保证活塞环有足够的弹力，这就对材料提出更高的抗弯强度要求；同时，为防止折断，对材料的坚韧性亦也一定要求，所以采用抗弯强度比灰铸铁、大得多的球墨铸铁、半可锻铸铁、蠕墨铸铁等材料有发展趋势。（见表2-2）表2-2种类抗弯强度MPa单体铸造活塞环392～450筒体铸造活塞环480～520可锻、半可锻铸铁环600～950球墨铸铁环900～13002.2.2硬度活塞环材料的硬度在一定程度上反映了材料的耐磨性。活塞环工作时，它与气缸壁摩擦面之间不可避免地会有夹杂物，尽管输入的油和空气均经过

8、滤清，这些夹杂物仍然起着研磨剂的作用，形成磨料磨损。故需硬度高、抗磨料磨损能力强的材料，但硬度过高，不仅加工困难而且易于拉缸。同时，与其相匹配的气缸套，对硬度也提出了限制。因此，JB/T51105—1999规定了硬度允许范围和同一片环的硬度差值。（见表2-3）表2-3种类硬度